近年來(lái)，新的可穿戴電子產(chǎn)品不斷被導(dǎo)入市場(chǎng)，無(wú)論是智能手環(huán)、手表，還是智能眼鏡等，都充分表現(xiàn)出可穿戴設(shè)備的應(yīng)用潛力。從全球市場(chǎng)來(lái)看，根據(jù)專業(yè)咨詢機(jī)構(gòu)MMRI的調(diào)查報(bào)告顯示，2014年全球可穿戴設(shè)備的出貨量約為2209萬(wàn)臺(tái)，預(yù)計(jì)2015年該類產(chǎn)品的出貨量將增加到約4935萬(wàn)臺(tái)，增長(zhǎng)率為123%左右，至2018年這一數(shù)值將繼續(xù)增至約1億臺(tái)。推動(dòng)可穿戴電子市場(chǎng)迅猛發(fā)展的主因包括：在智能手機(jī)已幾近飽和的市場(chǎng)上，亟需創(chuàng)新型電子產(chǎn)品來(lái)驅(qū)動(dòng)新一輪的增長(zhǎng)；物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用風(fēng)起云涌，可穿戴電子作為人與物之間重要的連接載體，未來(lái)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)空間越來(lái)越受到人們的關(guān)注。

 

 

全球可穿戴電子設(shè)備出貨量預(yù)測(cè)(單位：萬(wàn)臺(tái))

 

在對(duì)于可穿戴設(shè)備的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，由于多功能性以及日益提高的產(chǎn)品體驗(yàn)要求，使得可穿戴設(shè)備的續(xù)航問(wèn)題也愈發(fā)突顯出來(lái)。多功能意味著設(shè)備的功耗不斷增加，而用戶又不愿意為可穿戴設(shè)備每天或每幾天去充電或是更換電池，于是，如何才能提升可穿戴設(shè)備的續(xù)航能力成為了眾多生產(chǎn)廠商探討的焦點(diǎn)之一。

 

能量采集技術(shù)可以幫助客戶解決續(xù)航能力問(wèn)題，其目標(biāo)是把產(chǎn)品做成一個(gè)永久性的裝置，無(wú)需用戶去做充電以及更換電池的動(dòng)作；或者可以延長(zhǎng)可穿戴設(shè)備的續(xù)航時(shí)間，把目前普遍需要每天或每幾天充電的模式，變成每幾個(gè)星期或幾個(gè)月才需要充一次電，從而大幅提高最終用戶的產(chǎn)品應(yīng)用體驗(yàn)。

 

從現(xiàn)階段的開(kāi)發(fā)情況來(lái)看，一批以動(dòng)能、熱能、光能，甚至磁能為核心的能量采集芯片陸續(xù)出現(xiàn)在市場(chǎng)之上。賽普拉斯(Cypress)半導(dǎo)體公司資深產(chǎn)品工程師李冬冬表示：“能量采集芯片的最大特點(diǎn)在于超低功耗、高轉(zhuǎn)換效率，以及對(duì)輸入/輸出的控制。超低功耗可以把能量收集系統(tǒng)的功耗降到最低，能收集更微弱的能量并最大限度地存儲(chǔ)起來(lái)；高轉(zhuǎn)換效率可以把能量盡可能多地用在能量收集負(fù)載上；而輸入/輸出控制可以幫助能量收集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最有效的供電方式。”

 

賽普拉斯目前的能量采集方案包括了光能、動(dòng)能以及熱能等多種方式，以賽普拉斯新推出的太陽(yáng)能能量收集芯片S6AE101A為例，其內(nèi)置了串聯(lián)型太陽(yáng)能組件連接電路、輸出功率控制電路、輸出電容蓄電電路、電池供給切換電路。如果太陽(yáng)能組件產(chǎn)生的電量不夠，輔助用的電池也能夠同太陽(yáng)能組件一樣進(jìn)行能量供給，且靜態(tài)功耗僅僅為250nA ，只需1.2μW啟動(dòng)電力就能進(jìn)行超低功耗工作，這顆芯片在10uA的負(fù)載下轉(zhuǎn)換效率超過(guò)90%。基于這顆芯片，賽普拉斯提供了一個(gè)低功耗的太陽(yáng)能供電IoT套件(49美金)，包含了主板、太陽(yáng)能面板模塊和BLE-USB橋，可實(shí)現(xiàn)溫濕度檢測(cè)以及藍(lán)牙通信功能。

 

李冬冬進(jìn)一步介紹道，該芯片的靜態(tài)功耗低至250nA，這樣芯片就能將太陽(yáng)能板轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的能量幾乎都存儲(chǔ)起來(lái)，也可以應(yīng)用在更多微弱能量的場(chǎng)合。另一方面，該芯片的輸入源選擇功能可以智能地幫助系統(tǒng)選擇輸入源，當(dāng)環(huán)境能量供應(yīng)足夠時(shí)，能量收集系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地使用環(huán)境能量供電；當(dāng)環(huán)境能量不足時(shí)，系統(tǒng)則會(huì)自動(dòng)切換到電池供電，這樣既可以不影響設(shè)備的正常使用，又最大限度地增加了可穿戴設(shè)備的續(xù)航時(shí)間。

 

產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設(shè)至關(guān)重要

　　

能量采集技術(shù)的開(kāi)發(fā)與整體產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設(shè)密不可分。其中，最引人關(guān)注的要算是易能森(EnOcean)聯(lián)盟，該聯(lián)盟的技術(shù)基礎(chǔ)是源自德國(guó)易能森的能量采集無(wú)線技術(shù)：即無(wú)線模塊將周?chē)h(huán)境中的能量(如機(jī)械能、室內(nèi)光能、溫差能等)轉(zhuǎn)化為電能，供給模塊工作，從而實(shí)現(xiàn)了無(wú)需電池、且免維護(hù)的無(wú)線傳感解決方案。據(jù)了解，易能森技術(shù)現(xiàn)已成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC 14543-3-10，也是全球唯一使用能量采集技術(shù)的無(wú)線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，基于該標(biāo)準(zhǔn)，易能森聯(lián)盟規(guī)定了應(yīng)用協(xié)議，確保聯(lián)盟成員所有產(chǎn)品之間的兼容性。目前，易能森聯(lián)盟已擁有超過(guò)350家成員公司，活躍于全球五大洲40個(gè)國(guó)家及地區(qū)，提供超過(guò)1200種基于EnOcean國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的互相兼容產(chǎn)品，為綠色智能建筑提供更加節(jié)能經(jīng)濟(jì)型自動(dòng)化解決方案。

 

李冬冬認(rèn)為，能量采集技術(shù)的整個(gè)產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈非常健康，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈上下游都在齊心協(xié)力共同完善能量采集技術(shù)，并推廣到更為廣泛的應(yīng)用市場(chǎng)上。能量采集技術(shù)將朝著更低功耗、更高效率、更智能化、更高集成度的方向發(fā)展。能量采集技術(shù)的永久性、免維護(hù)、易安裝等特點(diǎn)注定了這將是物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的一個(gè)關(guān)鍵性技術(shù)，未來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)將更多的采用能量采集技術(shù)來(lái)給系統(tǒng)供電。

 

同時(shí)，他也指出，目前能量采集在技術(shù)開(kāi)發(fā)上的難點(diǎn)主要體現(xiàn)在：能量收集系統(tǒng)需要專用、昂貴的低功耗模擬電路芯片；系統(tǒng)要求非常仔細(xì)地去設(shè)計(jì)能量收集、轉(zhuǎn)換以及存儲(chǔ)；要求計(jì)算復(fù)雜的能量收集負(fù)載功耗；需要靈活的低功耗芯片去執(zhí)行能量收集系統(tǒng)負(fù)載的傳感、處理以及通信功能等等，賽普拉斯的發(fā)展目標(biāo)是大力開(kāi)發(fā)更低功耗、更具實(shí)用性的產(chǎn)品，以配合整體能量采集市場(chǎng)的快速成長(zhǎng)。